PSA D41 1041 Starre und halbstarre Kunststoffe - Verstärkte und unverstärkte Biegung

Die von dem französischen Automobilhersteller PSA Group (heute Teil von Stellantis) entwickelte Norm „PSA D41 1041 Starre und halbstarre Kunststoffe – Biegen, verstärkt und unverstärkt“ beschreibt die Biegeeigenschaften von starren und halbstarren Kunststoffen und Werkstoffen (in Form von Rechteckzylindern mit genormten oder nicht genormten Abmessungen, hergestellt durch orientiertes Formen oder Schneiden aus Platten oder anderen Formteilen) mit und ohne Verstärkung. Dieses Verfahren entspricht den Normen „NF EN ISO 14125 Faserverstärkte Kunststoffverbunde – Bestimmung der Biegeeigenschaften“ und „NF EN ISO 178 Kunststoffe – Bestimmung der Biegeeigenschaften“.

Prinzipiell besteht der Test darin, einen Parallelogrammzylinder auf zwei Stützen zu platzieren und ihn durch einen Stempel zu verformen, der sich mit konstanter Geschwindigkeit in gleichen Abständen von den Stützen bewegt. Er ermöglicht die Messung einer oder mehrerer der folgenden Eigenschaften:

• Biegespannung und Bruchverformung bei Werkstoffen, die vor Erreichen der herkömmlichen Verformung brechen.
• Biegespannung bei konventioneller Durchbiegung (1,5-fache Dicke der Probe) für Werkstoffe, die vor oder während der konventionellen Durchbiegung nicht brechen.
• Biegespannung bei minimaler Belastung für Werkstoffe, die vor oder während der herkömmlichen Durchbiegung die maximale Belastung erreichen.
• Biegespannung bis zum Bruch oder maximale Belastung, wenn die konventionelle Durchbiegung überschritten wird und dies in der Materialspezifikation gefordert ist.
• Der bei Biegung beobachtete Elastizitätsmodul.

Diese Spannung ist die maximale theoretische Biegespannung auf der rechten Seite des Stempels. Sie wird mithilfe von Formeln aus der Elastizitätstheorie berechnet. Wenn die Verformung nicht proportional zur aufgebrachten Spannung ist, kann diese Spannung erheblich von der tatsächlichen Spannung abweichen.

Die in den Versuchen verwendete Biegeprüfmaschine ermöglicht die Einstellung folgender Prüfgeschwindigkeiten: 0,5, 1, 2, 5, 10 und 20 mm/min. Sie zeigt die Lasten mit einer Fehlertoleranz von maximal ±1 % und die Durchbiegungen mit einer Fehlertoleranz von maximal ±2 % an. Die Radien der Stempel und Auflager sind in der Norm vorgegeben. Die Abmessungen der Stempel und Auflager müssen mindestens den Abmessungen der Prüfkörper entsprechen. Der Abstand zwischen den Auflagern muss einstellbar sein. Die Versuche werden in einer Klimakammer mit einer Temperatur von 23 °C ± 2 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % ± 5 % durchgeführt.

Die Prüfmuster müssen repräsentativ für die zu charakterisierende Skala sein. Um diese Repräsentativität zu gewährleisten, müssen die Ausgangsmerkmale der untersuchten Population ermittelt werden. Die Auswahlkriterien für die Prüfmuster sind gemäß der Norm A10 0156 im Prüfbericht anzugeben. Bei Unklarheiten bezüglich der Probenahme ist die PSA (Probability of Social Sciences) zu kontaktieren, um entsprechende Richtlinien zu erhalten.

Die Prüfkörper können durch Formen oder Schneiden hergestellt werden. Im letzteren Fall ist darauf zu achten, dass keine Risse entstehen. Die Abmessungen des Prüfkörpers sind wie folgt:

• Die Länge muss mindestens das 20-fache der Dicke betragen.
• Breite und Dicke müssen den in der Norm festgelegten Regeln entsprechen.

Bei der Prüfung von Werkstoffen mit Dickenanisotropie (z. B. Laminaten) werden die Proben so entnommen, dass die Biegekraft in Richtung der tatsächlichen Krafteinwirkung auf die Probenteile wirkt. Bei ebenenanisotropen Werkstoffen müssen die Proben in zwei zueinander senkrechten Richtungen entnommen und geprüft werden.

Der Test wird an mindestens fünf Proben durchgeführt. Gebrochene Proben außerhalb des mittleren Drittels des Abstands zwischen den Stützen sind auszusortieren.

Die Proben werden mindestens 24 Stunden lang bei einer Temperatur von 23 °C ± 2 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % ± 5 % verpackt. Bei stark hygroskopischen Materialien oder Materialien, die sich nur langsam an die Umgebungsfeuchtigkeit anpassen (z. B. Pflanzenfasern, Polyamide), kann die Verpackungszeit auf bis zu eine Woche verlängert werden.

Der Test wird bei einer Temperatur von 23 °C ± 2 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 50 % ± 5 % durchgeführt. Tests können gemäß den vorgegebenen Parametern auch bei anderen Temperaturen durchgeführt werden. Die Breite und Dicke jeder Probe werden jeweils mit einer Genauigkeit von 0,05 mm gemessen. Der Abstand zwischen den Stützen wird so eingestellt, dass er dem 15- bis 17-Fachen der Probendicke entspricht (die Dehnung bzw. die Abweichung zwischen den Endwerten sollte weniger als 10 % des Mittelwerts betragen). Der Abstand zwischen den Stützen wird mit einer Genauigkeit von 0,5 % gemessen. Die Probe wird auf die Stütze gelegt und der Stempel um 0,5 mm bis zur Mitte des Stützenabstands abgesenkt. Die Stempelgeschwindigkeit wird auf den Wert eingestellt, der dem berechneten Wert am nächsten kommt. Ausnahmsweise kann in bestimmten Sonderfällen der aktuellen Kontrolle oder wenn dies im Materialdokument vorgeschrieben ist, eine höhere Stempelgeschwindigkeit (10 mm/min) verwendet werden, um nachzuweisen, dass die Messergebnisse nicht beeinflusst werden (bei Werkstoffen, die anfälliger für Kriechen sind, wie z. B. Duroplaste).

Die Last-Verformungs-Kurve wird unter Vergrößerung aufgezeichnet, wobei die Steigung der Kurve nahe an der Achsenhalbierenden liegt. Dabei werden folgende Werte beobachtet:

• Wenn die Probe bricht, die Last und die Durchbiegung im Moment des Bruchs.
• Wenn es nicht bricht, die Last bei konventioneller Durchbiegung oder die Last und Durchbiegung bei maximaler Last.
• Der scheinbare Elastizitätsmodul wird ermittelt, indem man vom linearen Abschnitt im Ursprung der Last-Verformungs-Kurve ausgeht.

Die PSA-Normen der Reihe „D41“ konzentrieren sich auf Prüfmethoden für Materialien, die in Fahrzeuginnenräumen und -komponenten verwendet werden, insbesondere auf flexible Zellwerkstoffe wie Schäume, Gummi und poröse Kunststoffe, die häufig in Sitzen, Isolierungen und Polsterungen vorkommen.

Automobilkomponenten müssen jahrelangem Einsatz, extremen Temperaturen, Feuchtigkeit und mechanischer Belastung standhalten, ohne auszufallen. Die Norm PSA D41 1041 und andere Prüfungen der „D41“-Reihe tragen dazu bei, Probleme wie diese zu vermeiden:

• Der Sitzschaumstoff gibt mit der Zeit nach.
• Zusammenbruch der Isolierung und Freisetzung von Partikeln.
• Reißen oder Elastizitätsverlust bei Polstermaterialien.

Dieser Standard wird aus folgenden Gründen als wichtig erachtet:

• Gewährleistet Fahrkomfort und Langlebigkeit: Der flexible Schaumstoff in Sitzen und Polstern muss über Jahre hinweg Form und Stützkraft beibehalten. Diese Tests bewerten die Widerstandsfähigkeit der Materialien gegen dauerhafte Verformung (Druckverformung), Durchhängen und Elastizitätsverlust. So werden häufige Probleme wie das Zusammensacken des Sitzschaums vermieden, was zu einem unbequemen Fahrgefühl und einem Wertverlust des Fahrzeugs führt.
• Es trägt zur Fahrzeugsicherheit bei: Innenraummaterialien müssen bei Kollisionen oder extremen Bedingungen zuverlässig funktionieren. Strapazierfähige Schäume helfen, die strukturelle Integrität von Sitzsystemen zu erhalten, Energie zu absorbieren und Ausfälle zu verhindern, die die Sicherheit der Fahrzeuginsassen beeinträchtigen könnten. Die Einhaltung solcher Standards unterstützt umfassendere Sicherheitsvorschriften.
• Es garantiert Qualität entlang der gesamten Lieferkette: Zulieferer von Stellantis sind verpflichtet, ihre Materialien nach Normen wie PSA D41 1041 zertifizieren zu lassen. Dies gewährleistet Konsistenz bei Millionen von Fahrzeugen, reduziert Gewährleistungsansprüche und schützt den Ruf der Marke für Zuverlässigkeit.
• Es bietet Schutz vor Umwelteinflüssen und Belastungen im Alltag: Automobilschäume sind extremen Temperaturen (von minus 40 Grad bis plus 80 Grad), hoher Luftfeuchtigkeit, UV-Strahlung und wiederholter Belastung ausgesetzt. Diese Tests simulieren diese Bedingungen, um die Leistungsfähigkeit vorherzusagen und vorzeitigen Materialverschleiß (z. B. Rissbildung, Einreißen oder Gasaustritt) zu verhindern.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinen kompetenten und erfahrenen Mitarbeitern die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Optimierung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir Unternehmen auch Prüfdienstleistungen gemäß der Norm „PSA D41 1041 Starre und halbstarre Kunststoffe – Verstärkte und unverstärkte Biegung“ an.